第五节磁场对运动电荷作用力

第五节磁场对运动电荷的作用力2023/2/31演示实验:电子射线管的原理：从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。实验现象：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。结论：磁场对运动电荷有作用。

2023/2/32一、洛伦兹力1.定义：运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力2.为什么磁场对通电导线有作用力？磁场对电流有安培力的作用,而电流是由电荷定向运动形成的,且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用.所以磁场对电流的安培力就是磁场对运动电荷的洛伦兹力的宏观表现安培力是洛伦兹力的宏观表现洛伦兹力是安培力的微观本质2023/2/33思考：如果是负电荷,我们应如何判定洛伦兹力的方向?二、洛伦兹力的方向1.左手定则：伸开左手,使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,若四指指向正电荷运动的方向,那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向

FvqFv-q2023/2/34vFB甲FvB乙Bv丙Bv丁训练1：试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向结论：1、以相同速度进入同一磁场的正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反2、洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面vFB甲FvB乙2023/2/35三、洛伦兹力大小设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求（1）通电导线中的电流（2）通电导线所受的安培力（3）这段导线内的自由电荷数（4）每个电荷所受的洛伦兹力2023/2/36问题:若带电粒子不垂直射入磁场,电子受到的洛伦兹力又如何呢?θBF洛vB⊥B∥θ为B和v之间的夹角BVB⊥B∥1.大小：电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为(v垂直B）2023/2/37当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方向的夹角为θ，电荷所受的洛伦兹力大小为

练习2：电子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？解：因为v垂直B，所以所受洛伦兹力大小F洛=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10N=4.8×10-14N2023/2/38答案：CD课堂练习3当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管,若不计重力,则A．带电粒子速度大小改变B．带电粒子速度方向改变C．带电粒子速度大小不变D．带电粒子速度方向不变B2023/2/39答案：B课堂练习4电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是()A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B．如果把＋q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小方向不变C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D．粒子的速度一定变化2023/2/310答案：B课堂练习5来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将()A．竖直向下沿直线射向地面B．相对于预定地面向东偏转C．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转V2023/2/311思考与讨论：带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？1.洛伦兹力的方向既垂直于磁场,又垂直于速度,即垂直于v和B所组成的平面2.洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小3.洛伦兹力对电荷不做功课堂练习6：半球形光滑绝缘槽处于磁感应强度为B的匀强磁场中,若将一带正电,电量为q,质量为m的小球从绝缘槽的右侧最高点由静止释放,求小球释放后将怎样运动?2023/2/312思考与讨论：带电粒子在磁场中运动时受洛伦兹力.而带电粒子在电场中受电场力.那么洛伦兹力与电场力有何区别？五、洛伦兹力和电场力的区别：1.电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用。

2.大小：F电＝Eq,F洛=Bqvsinθ。2023/2/3133.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向。

4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功。2023/2/314课堂练习7：在图所示的平行板之间,电场强度E和磁感应强度B相互垂直,具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同.这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器.若带正电粒子入射速度,则下列说法正确的是A.粒子动能一定增加,电场力做正功B.粒子所受洛伦兹力一定增大,洛伦兹力做正功C.粒子动能一定减少,洛伦兹力不做功D.电场力不做功,洛伦兹力做正功A2023/2/315BI若上极板电势高.就是p型半导体;若下极板电势高.就是n型半导体.课堂练习8:半导体靠自由电子(带负电)和空穴(相当于带正电)导电,分为p型半导体靠自由电子(带负电)和空穴(相当于带正电)导电,分为p型和n型两种.p型中空穴为多数载流子;n型中自由电子为多数载流子.用以下实验可以判定一块半导体材料是p型还是n型:将材料放在匀强磁场中.通以图示方向的电流I.用电压表判定上下两个表面的电势高低.从而判定判定一块半导体材料是p型还是n型.试分析原因2023/2/316课堂练习9:绕有绝缘的通电导线的铁环,电流方向如图所示.若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从O点射入.则电子的运动轨迹?向右偏转向左偏转向下偏转向上偏转2023/2/317四、电视显像管的工作原理1.主要构造:电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等【思考与讨论】(1)_若要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的A点,偏转磁场应该沿什么方向?(2)若要使电子束打在Ｂ点,磁场应该沿